制造执行系统（MES）恰好能填补这一空白。MES是处于计划层和车间层操作控制系统之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式，从而实现企业实时化的ERP/MES/SFC系统，并给企业带来了巨大的经济效益。
　　1、需求分析
　　济南钢铁股份有限公司中厚板厂年产量200万吨，包含有步进加热炉1座，推钢加热炉2座，粗轧机1台，精轧机1台，以及矫直、冷床、剪切、质检、入库等一条线中厚板生产设备。三炼钢厂与中厚板厂采用高耦合性直接热装板坯工艺（DHCR），因此要求实行一条作业线生产管理。该条作业线将逐步过渡到以品种钢生产为主（小批量/多品种），因此要求生产管理实现高水平的定单生产（MAKE TO ORDER）管理。
　　作为现代化新型中厚板生产线，济钢中厚板厂具有完善的生产过程基础自动化系统（L1）和过程自动化系统（L2），如步进加热炉控制系统、西门子精轧控制系统、控轧控冷系统（ACC）等，并且先行开发了简易轧件跟踪局域网系统。但是，全线生产协调控制仍然依赖人工完成，生产计划调度也是人工完成，信息传递靠人工报表，各个L1/L2级子系统所须制造命令/规程等L3级数据由人工输入，效率低，规范性差，与完善的L1/L2自动化系统不相匹配，也制约了中厚板厂生产效率的发挥提高。中厚板厂迫切需要建立一条全线生产管理信息系统，进一步优化全线生产效率，提高全线管理水平。从公司信息化看MES是生产型企业信息化的基础，没有及时、准确、有效的生产管理信息，企业ERP系统是空中楼阁。
　　2、系统设计目标
　　炼钢—中厚板厂全线一体化MES系统设计目标是：建立三炼钢—中厚板厂全线一体化生产管理执行信息系统（MES系统），实现全线一条线生产管理（一体化生产计划、一体化动态调度、一体化执行跟踪）自动化（L3），稳定均衡生产，快速动态调度，提高生产效率，减低生产成本，规范生产管理方式，改善生产决策环境，实现三炼钢—中厚板生产线生产管理现代化。

　　3、MES的业务模型简介
　　3.1 业务建模
　　首先根据总公司生产管理的三层组织体系，系统的功能按照“总公司——分厂——生产岗位”三层设置，上层是总公司的决策支持系统和业务应用系统，中间层是分厂的业务应用系统，最底层则是生产岗位的业务应用系统。同时，系统的功能还要按照具体的业务职能划分，包括资源分配、计划排产、生产调度、文档控制、数据采集、过程管理、产品跟踪、设备维护、质量管理和统计分析。

　　3.2 各主要模块的功能
　　资源分配功能：对生产相关的资源进行合理的分配和管理，分为以下几个模块进行设计：原料分配管理、设备分配管理、人工分配管理、备品分配管理、其他资源分配等；
　　计划排产功能：根据作业优先级，属性，规格，配方等情况以及生产资源情况进行生产时间排程，使得生产量最大，生产时间最短，有限资源利用率最高（多快好省）；
　　生产调度功能：以定单/批次为单位，管理生产作业流，按照生产排程向各生产单元下达制造指令（含制造标准）；根据生产变化改变生产排产，下达调度命令；进行产品修复和再加工，通过缓冲区控制各车间工作量；
　　文档控制功能：自动产生、更新每个作业的生产记录/报表，包括：制造命令、制造标准、配方、图纸、标准生产过程、备件、批次记录、施工变更通知、移动信息等；向下级各生产单元（操作工或生产设备）发送指示以及环境、安全、健康规范；
　　数据采集功能：提供下层接口，获取内部生产和参数数据，充实每个生产作业的报表记录；数据采集可以是人工输入，或者自动从设备获取，以分钟为时间单位；
　　过程管理功能：监控生产过程，对操作工或机器的生产活动进行在线校正和优化；对生产异常进行报警管理，通知所有生产者；通过数据采集模块与各智能设备接口等；
　　产品跟踪功能：实时跟踪产品生产过程，在线记录产品信息：原料来源/谁在生产/制造序号/当前状态/异常处理等信息；在线形成产品历史记录；
　　设备维护功能：指导、跟踪设备/工具维护活动，保证设备正常生产；对设备定期维修、预防性维修、故障维修进行排程；保持设备维护记录，以利于设备故障诊断；
　　质量管理功能：实时分析生产测量数据保证产品质量，定位发现问题；对生产质量问题提出补救、更正措施，包括确定问题的症状、活动、结果等；质量跟踪管理，包括在线检测和离线实验室检验信息；
　　人力管理功能：提供精确到分钟的人力信息，包括：时间、在线报告、身份跟踪、以及诸如备料、维修工具等间接信息；与资源分配系统通讯，确定富裕人员安排；
　　统计分析功能：提供可精确到分钟的实际生产结果分析，并与历史数据比较，与计划指标比较；分析性能指标包括：产量、生产率、资源利用率、资源可用率、产品生产时间、与计划偏差、与标准偏差、能耗成本分析、质量指标等；产生各种生产统计报表。[pagebreak]
　　4、MES系统结构
　　4.1 MES系统网络架构分析
　　三炼钢—中厚板一体化MES系统是建立在第三炼钢厂、中厚板厂L3级计算机网络基础上实现的。同时，一体化MES系统通过主干网（L4级）与总公司生产部、总公司ERP信息系统等联网通讯集成，为全厂管理与控制提供信息服务支持。
　　三炼钢—中厚板厂一体化MES生产管理信息系统是建立在全厂L1级基础自动化系统/L2级过程自动化系统基础上而建立的L3级系统。该L3级系统接受上级（L4）生产计划，下达具体生产控制指令至L1/L2；同时，又在L1/L2级信息基础上形成全线生产管理控制，并向L4级传递信息。
　　一体化MES系统硬件结构
　　4.2 MES系统软件结构
　　MES被视为流程工业综合自动化中的重要桥梁和纽带，有必要从企业全局的角度统一规划面向整个生产执行过程的数据。MES数据集成平台作为MES系统的核心，在开放式体系结构下，以大型商业数据库为基础，采用构件技术、面向对象技术XML 技术和建模技术，研究、分析、开发和实施以生产过程模型为驱动的流程行业数据集成平台，为建立开放的，柔性的、敏捷的流程行业MES 系统提供基础的数据环境，发挥企业应用系统的最大价值。
　　本系统采用数据库服务器1台，冗余CLUSTER机群设置，运行ORACLE数据库，作为全系统数据中心；采用应用服务器4台，运行APS/ALS等应用服务软件；整个系统采用C/S结构和B/S结构相结合的软件结构，具体视应用性质来决定。操作系统选用WIN-NT环境，方便灵活。
　　4.3 MES平台软件与功能
　　三炼钢—中厚板一体化MES系统采用引进国外MES标准平台软件开发。这些软件主要有APS、ALS、PES和EAI。
　　(1) APS：生产计划与排程与动态调度
　　APS 软件即Advanced Planning and Scheduling软件，是用于生产计划与排程的通用平台软件。它包含生产计划的各项功能，主要有：定单归并处理、生产流程计划、产量产能计划、生产时间排程、原料需求计划、生产过程监控与动态调度、调度算法策略库建立与管理。
　　(2) ALS：作业排序计划与动态调度
　　ALS 软件即Advanced Line  Sequencing软件，是用于作业排序计划的通用平台软件。它包含作业计划的各项功能，主要有：连铸作业排序、加热作业排序、炉次作业排序、调度算法策略库建立与管理、排序参数限定与管理、客户化界面。
　　(3) PES：生产执行软件
　　PES生产执行系统包含与L2/L4等接口，人机接口以及各个执行跟踪功能。主要有：制造命令参数下达、物料跟踪（炉次，浇次，钢坯，钢板）、生产结果反馈、事件处理、定单输入与修改、物料分配、质量信息管理。
　　(4) EAI：系统环境与工厂模型
　　EAI，即Enterprise Application Integration，是实现MES各项模块功能以及与L1/L2和L4  ERP系统接口的通用企业应用集成环境。在该EAI环境上建立工厂模型（FACTORY MODEL）。各模块通讯由统一调度机制iBroker调度执行。